第6章動 力 循 環(huán)

1、動力循環(huán)：動力循環(huán)：工質(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫?zé)嵩慈」べ|(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫?zé)嵩慈〉玫牡玫臒崃繜崃康囊徊糠洲D(zhuǎn)換成對外的的一部分轉(zhuǎn)換成對外的凈功凈功按工質(zhì)按工質(zhì)氣體動力循環(huán)氣體動力循環(huán)：內(nèi)燃機(jī)：內(nèi)燃機(jī)蒸汽動力循環(huán)蒸汽動力循環(huán)：外燃機(jī)：外燃機(jī)空氣為主的燃?xì)饪諝鉃橹鞯娜細(xì)獍窗蠢硐霘怏w理想氣體處理處理水蒸氣等水蒸氣等實(shí)際氣體實(shí)際氣體研究目的：研究目的：合理安排循環(huán)，提高熱效率合理安排循環(huán)，提高熱效率低沸點(diǎn)工質(zhì)：低沸點(diǎn)工質(zhì)：氨、氟里昂氨、氟里昂太陽能、余熱、地?zé)岚l(fā)電太陽能、余熱、地?zé)岚l(fā)電動力循環(huán)：動力循環(huán)：以獲得功為目的以獲得功為目的11-1 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) CarnotCarnot從理論上證明了熱機(jī)效率的

2、極限從理論上證明了熱機(jī)效率的極限卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) ：恒溫可逆膨脹恒溫可逆膨脹絕熱可逆膨脹絕熱可逆膨脹恒溫可逆壓縮恒溫可逆壓縮絕熱可逆壓縮絕熱可逆壓縮 卡諾循環(huán)示意圖卡諾循環(huán)示意圖 t1wq2212t,C121111TssTT ssT 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)熱機(jī)效率熱機(jī)效率122111qqqqq Carnot efficiency111111234 四個主要裝置：四個主要裝置： 鍋爐鍋爐 汽輪機(jī)汽輪機(jī) 凝汽器凝汽器 給水泵給水泵水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng) 鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵給水泵凝汽器凝汽器給水泵給水泵郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)凝汽器凝汽器1234簡

3、化（理想化）：簡化（理想化）：12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱1342pv12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱4321Tshs132412 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱2s12qhcg zw 汽輪機(jī)作功：汽輪機(jī)作功：2121 ,hhws凝汽器中的定壓放熱量：凝汽器中的定壓放熱量：322hhq水泵絕熱壓縮耗功：水泵絕熱壓縮耗功：3

4、443 ,hhws鍋爐中的定壓吸熱量：鍋爐中的定壓吸熱量：411hhq4321sTtwhq軸功技術(shù)功開系穩(wěn)流過程能量方程式,1 2,3 4nett11sswwwqq一般很小，一般很小，占占0.81%，忽略泵功忽略泵功 1213thhhh4321sT鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)凝汽器凝汽器1234MPap1015301tMPap004. 024321sT圖1 朗肯循環(huán)MPap1015301tMPap004. 024321sT圖1 朗肯循環(huán)MPap1015301tMPap004. 02 43214321hhhhwwwwwPT41141hhqq23322hhqq1qwTwwwr wd360043

5、21sTMPap1015301tMPap004. 02MPap1015301t392P小520t18 .3423kgkJh小大540t11 .3474kgkJh大116605. 6KkgkJs小117323. 6KkgkJs大小小大小小大tttthhhh11小小大小小大ttttssss11110 .3449kgkJh1124221. 0KkgkJsMPap004. 0221ss 384P21230.121kgkJh1245.2553 kgkJh1124725. 8 KkgkJs222221xsxss 222221xhxhh 7788. 02x1246.2015kgkJh1116921. 6Kk

6、gkJs4321sTMPap1015301tMPap004. 0223pp 小小大小小大sssshhhh44392P12330.121kgkJhh11234221. 0KkgkJss14pp 34ss 122.93kgkJh小134.176kgkJh大112942. 0KkgkJs小115864. 0KkgkJs大1436.131kgkJh4321sT圖1 朗肯循環(huán)MPap1015301tMPap004. 021423kgkJhhhhwwwwwPT14114164.3317kgkJhhqq12332216.1894kgkJhhqq4291. 01qw9930. 0Tw

7、wwr11529. 23600hkWkgwd4321. 01qwT154.1433kgkJwT106.10kgkJwPsp1, t1, p26543211213thhhh影 響 熱 效 率影 響 熱 效 率的參數(shù)？的參數(shù)？TsT654321 1 6 5 4 2t1 , p2不變不變，p1優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： ，汽輪機(jī)出口汽輪機(jī)出口尺寸小尺寸小1Tt2v缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 對強(qiáng)度要求高對強(qiáng)度要求高 不不利于汽利于汽輪機(jī)安全。一般輪機(jī)安全。一般要求出口干度大要求出口干度大于于0.85 0.882xsT654321 1 2優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： ，有利于汽機(jī)有利于汽機(jī)安全。安全。1Tt2x缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 對耐熱及強(qiáng)度要對耐熱

8、及強(qiáng)度要求高，目前最高求高，目前最高初溫一般在初溫一般在550左右左右 汽機(jī)出口汽機(jī)出口尺寸大尺寸大2vp1 , p2不變不變，t1sT654321 2優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 2Tt缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：受環(huán)境溫度限制，受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組現(xiàn)在大型機(jī)組p2為為0.00350.005MPa，相應(yīng)的飽和溫度約為相應(yīng)的飽和溫度約為27 33 ，已接近事，已接近事實(shí)上可能達(dá)到的最低實(shí)上可能達(dá)到的最低限度。冬天熱效率高限度。冬天熱效率高p1 , t1不變不變，p2 4 3Ts65431ba21234再熱ba鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)凝汽器凝汽器12344321sTTs65431ba2 與再熱壓力有關(guān)與再熱壓力

9、有關(guān) x2降低降低,給提高初給提高初壓創(chuàng)造了條件，選壓創(chuàng)造了條件，選取再熱壓力合適，取再熱壓力合適，一般采用一般采用一次再熱一次再熱可使熱效率提高可使熱效率提高2 23.53.5。Ts65431ba2吸熱量：吸熱量： 114abqhhhh放熱量：放熱量：223qhh凈功（忽略泵功）：凈功（忽略泵功）： net12bawhhhh熱效率：熱效率：net12t,RH114()()()()baabwhhhhqhhhh 再熱壓力再熱壓力 pb=pa 0.20.3p1 p113.5MPa，一次，一次再熱再熱 超臨界機(jī)組，超臨界機(jī)組， t1600，p125MPa，二，二次次再熱再熱MPap1015301tM

10、Pap004. 02圖2再熱循環(huán)MPapA5 . 05301 ttAMPap1015301 ttAMPap004. 02MPapA5 . 0 2121hhhhwwwwABABT BAABhhhhqqq411411qwwd3600圖1 朗肯循環(huán)5301 ttAMPap101MPap004. 02MPap1015301t110 .3449kgkJh1ssB9620. 02x1246.2015kgkJh1116921. 6KkgkJs圖1 朗肯循環(huán)5301tMPap101MPap004. 02MPappAB5 .0156.2693kgkJhB5301 ttAMPapA5 .0160.3546kgkJ

11、hAMPap004.02Ass 2111666. 8KkgkJsAMPapA5 .0 121104.1841kgkJhhhhwwwwABABBT 14114168.4170kgkJhhhhqqqBAAB4414. 01qw11955. 13600hkWkgwd圖1 朗肯循環(huán)5301tMPap101MPap004. 02%15. 211.24321sT圖1 朗肯循環(huán)MPap1015301tMPap004. 021423kgkJhhhhwwwwwPT14114164.3317kgkJhhqq12332216.1894kgkJhhqq4291. 01qw9930. 0Tww

12、wr11529. 23600hkWkgwd4321. 01qwT154.1433kgkJwT106.10kgkJwP11.112361kga45kg(1-)kg抽汽抽汽去凝汽器去凝汽器冷凝水冷凝水表面式回?zé)崞鞅砻媸交責(zé)崞鞒槠槠淠淠o水給水混合式回?zé)崞骰旌鲜交責(zé)崞鞒槠交責(zé)岢槠交責(zé)?1- )kg kg65as43211kgT12361kga45kg(1-)kga kg4(1- )kg51kg由于由于T-s圖上各點(diǎn)質(zhì)圖上各點(diǎn)質(zhì)量不同，面積不再量不同，面積不再直接代表熱和功直接代表熱和功(1- )kg kg65as43211kgTa kg4(1- )kg51kga4511hhh 54a4

13、hhhha2a2hhhh(1- )kg kg65as43211kgT1,RG151aqhhhh2,RG221qhhRG1aa21whhhh 1aa2t,RG1a1hhhhhh(1- )kg kg65as43211kgT22t,RG121a11hhhhhh 22t121hhhh 1a01hht,RGt優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)l 提高熱效率提高熱效率l 減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級葉片變短減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級葉片變短l 減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面l 可兼作除氧器可兼作除氧器缺點(diǎn)缺點(diǎn)l 循環(huán)比功減小，汽耗率增加循環(huán)比功減小，汽耗率增加l 增加設(shè)備復(fù)雜性增加設(shè)備復(fù)雜性l 回?zé)崞魍?/p>

14、資回?zé)崞魍顿Y缺點(diǎn)缺點(diǎn)改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初溫度提高初壓力提高初壓力降低乏汽壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)形式回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)再熱循環(huán)改變循環(huán)形式熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)馊細(xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動力循環(huán)新型動力循環(huán)IGCCPFBC-CC.1234給水泵熱用戶汽輪機(jī)過熱器鍋爐用發(fā)電廠作了功用發(fā)電廠作了功的蒸汽的余熱來的蒸汽的余熱來滿足熱用戶的需滿足熱用戶的需要，這種作法稱要，這種作法稱為為熱電聯(lián)熱電聯(lián)( (產(chǎn)產(chǎn)) )供供。熱用戶為什么要熱用戶為什么要用換熱器而不直用換熱器而不直接用熱力循環(huán)的接用熱力循環(huán)的水？水？1234給水泵熱用戶汽輪機(jī)過熱器鍋爐背壓式背壓式缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 熱電互相影響熱電互相影響 供熱參數(shù)單一供熱參數(shù)單一清華北門外清華北門外2 2臺臺背壓式背壓式，5000kW5000kW電負(fù)荷電負(fù)荷過熱器汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)鍋爐冷卻水冷凝器加熱器水泵 1水泵 2調(diào)節(jié)